Como nivelar a árvore via LINQ?

Portanto, tenho uma árvore simples:

class MyNode
{
 public MyNode Parent;
 public IEnumerable<MyNode> Elements;
 int group = 1;
}

Eu tenho um IEnumerable<MyNode>. Quero obter uma lista de todos MyNode(incluindo objetos de nó interno ( Elements)) como uma lista plana Where group == 1. Como fazer isso via LINQ?

Você pode achatar uma árvore assim:

IEnumerable<MyNode> Flatten(IEnumerable<MyNode> e) =>
    e.SelectMany(c => Flatten(c.Elements)).Concat(new[] { e });

Você pode filtrar groupusando Where(...).

Para ganhar alguns "pontos por estilo", converta Flattenpara uma função de extensão em uma classe estática.

public static IEnumerable<MyNode> Flatten(this IEnumerable<MyNode> e) =>
    e.SelectMany(c => c.Elements.Flatten()).Concat(e);

Para ganhar mais pontos por um "estilo ainda melhor", converta Flattenpara um método de extensão genérico que pega uma árvore e uma função que produz descendentes de um nó:

public static IEnumerable<T> Flatten<T>(
    this IEnumerable<T> e
,   Func<T,IEnumerable<T>> f
) => e.SelectMany(c => f(c).Flatten(f)).Concat(e);

Chame essa função assim:

IEnumerable<MyNode> tree = ....
var res = tree.Flatten(node => node.Elements);

Se você preferir achatar na pré-encomenda em vez de na pós-encomenda, alterne as laterais do Concat(...).

O problema com a resposta aceita é que ela é ineficiente se a árvore for profunda. Se a árvore for muito profunda, ela estraga a pilha. Você pode resolver o problema usando uma pilha explícita:

public static IEnumerable<MyNode> Traverse(this MyNode root)
{
    var stack = new Stack<MyNode>();
    stack.Push(root);
    while(stack.Count > 0)
    {
        var current = stack.Pop();
        yield return current;
        foreach(var child in current.Elements)
            stack.Push(child);
    }
}

Assumindo n nós em uma árvore de altura he um fator de ramificação consideravelmente menor que n, este método é O (1) no espaço da pilha, O (h) no espaço da pilha e O (n) no tempo. O outro algoritmo fornecido é O (h) na pilha, O (1) na pilha e O (nh) no tempo. Se o fator de ramificação for pequeno em comparação com n, então h está entre O (lg n) e O (n), o que ilustra que o algoritmo ingênuo pode usar uma quantidade perigosa de pilha e uma grande quantidade de tempo se h for próximo de n.

Agora que temos uma travessia, sua consulta é direta:

root.Traverse().Where(item=>item.group == 1);

Apenas para completar, aqui está a combinação das respostas de dasblinkenlight e Eric Lippert. Unidade testada e tudo mais. :-)

 public static IEnumerable<T> Flatten<T>(
        this IEnumerable<T> items,
        Func<T, IEnumerable<T>> getChildren)
 {
     var stack = new Stack<T>();
     foreach(var item in items)
         stack.Push(item);

     while(stack.Count > 0)
     {
         var current = stack.Pop();
         yield return current;

         var children = getChildren(current);
         if (children == null) continue;

         foreach (var child in children) 
            stack.Push(child);
     }
 }

Atualizar:

Para pessoas interessadas no nível de aninhamento (profundidade). Uma das coisas boas sobre a implementação explícita da pilha do enumerador é que a qualquer momento (e em particular ao produzir o elemento), o stack.Countrepresenta a profundidade de processamento atual. Portanto, levando isso em consideração e utilizando as tuplas de valor do C # 7.0, podemos simplesmente alterar a declaração do método da seguinte maneira:

public static IEnumerable<(T Item, int Level)> ExpandWithLevel<T>(
    this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector)

e yielddeclaração:

yield return (item, stack.Count);

Então podemos implementar o método original aplicando simples Selectno acima:

public static IEnumerable<T> Expand<T>(
    this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector) =>
    source.ExpandWithLevel(elementSelector).Select(e => e.Item);

Original:

Surpreendentemente, ninguém (nem mesmo Eric) mostrou a porta iterativa "natural" de uma DFT de pré-encomenda recursiva, então aqui está:

    public static IEnumerable<T> Expand<T>(
        this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector)
    {
        var stack = new Stack<IEnumerator<T>>();
        var e = source.GetEnumerator();
        try
        {
            while (true)
            {
                while (e.MoveNext())
                {
                    var item = e.Current;
                    yield return item;
                    var elements = elementSelector(item);
                    if (elements == null) continue;
                    stack.Push(e);
                    e = elements.GetEnumerator();
                }
                if (stack.Count == 0) break;
                e.Dispose();
                e = stack.Pop();
            }
        }
        finally
        {
            e.Dispose();
            while (stack.Count != 0) stack.Pop().Dispose();
        }
    }

Encontrei alguns pequenos problemas com as respostas fornecidas aqui:

• E se a lista inicial de itens for nula?
• E se houver um valor nulo na lista de filhos?

Com base nas respostas anteriores e chegou ao seguinte:

public static class IEnumerableExtensions
{
    public static IEnumerable<T> Flatten<T>(
        this IEnumerable<T> items, 
        Func<T, IEnumerable<T>> getChildren)
    {
        if (items == null)
            yield break;

        var stack = new Stack<T>(items);
        while (stack.Count > 0)
        {
            var current = stack.Pop();
            yield return current;

            if (current == null) continue;

            var children = getChildren(current);
            if (children == null) continue;

            foreach (var child in children)
                stack.Push(child);
        }
    }
}

E os testes de unidade:

[TestClass]
public class IEnumerableExtensionsTests
{
    [TestMethod]
    public void NullList()
    {
        IEnumerable<Test> items = null;
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(0, flattened.Count());
    }
    [TestMethod]
    public void EmptyList()
    {
        var items = new Test[0];
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(0, flattened.Count());
    }
    [TestMethod]
    public void OneItem()
    {
        var items = new[] { new Test() };
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(1, flattened.Count());
    }
    [TestMethod]
    public void OneItemWithChild()
    {
        var items = new[] { new Test { Id = 1, Children = new[] { new Test { Id = 2 } } } };
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(2, flattened.Count());
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i.Id == 1));
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i.Id == 2));
    }
    [TestMethod]
    public void OneItemWithNullChild()
    {
        var items = new[] { new Test { Id = 1, Children = new Test[] { null } } };
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(2, flattened.Count());
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i.Id == 1));
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i == null));
    }
    class Test
    {
        public int Id { get; set; }
        public IEnumerable<Test> Children { get; set; }
    }
}

Caso alguém encontre isso, mas também precise saber o nível depois de achatar a árvore, isso se expande na combinação de dasblinkenlight da Konamiman e nas soluções de Eric Lippert:

    public static IEnumerable<Tuple<T, int>> FlattenWithLevel<T>(
            this IEnumerable<T> items,
            Func<T, IEnumerable<T>> getChilds)
    {
        var stack = new Stack<Tuple<T, int>>();
        foreach (var item in items)
            stack.Push(new Tuple<T, int>(item, 1));

        while (stack.Count > 0)
        {
            var current = stack.Pop();
            yield return current;
            foreach (var child in getChilds(current.Item1))
                stack.Push(new Tuple<T, int>(child, current.Item2 + 1));
        }
    }

Uma opção realmente diferente é ter um design OO adequado.

por exemplo, peça ao MyNodepara retornar todo plano.

Como isso:

class MyNode
{
    public MyNode Parent;
    public IEnumerable<MyNode> Elements;
    int group = 1;

    public IEnumerable<MyNode> GetAllNodes()
    {
        if (Elements == null)
        {
            return Enumerable.Empty<MyNode>(); 
        }

        return Elements.SelectMany(e => e.GetAllNodes());
    }
}

Agora você pode pedir ao nível superior MyNode para obter todos os nós.

var flatten = topNode.GetAllNodes();

Se você não pode editar a classe, então esta não é uma opção. Mas, caso contrário, acho que isso poderia ser preferido de um método LINQ separado (recursivo).

Isso é usando LINQ, então eu acho que esta resposta é aplicável aqui;)

void Main()
{
    var allNodes = GetTreeNodes().Flatten(x => x.Elements);

    allNodes.Dump();
}

public static class ExtensionMethods
{
    public static IEnumerable<T> Flatten<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> childrenSelector = null)
    {
        if (source == null)
        {
            return new List<T>();
        }

        var list = source;

        if (childrenSelector != null)
        {
            foreach (var item in source)
            {
                list = list.Concat(childrenSelector(item).Flatten(childrenSelector));
            }
        }

        return list;
    }
}

IEnumerable<MyNode> GetTreeNodes() {
    return new[] { 
        new MyNode { Elements = new[] { new MyNode() }},
        new MyNode { Elements = new[] { new MyNode(), new MyNode(), new MyNode() }}
    };
}

class MyNode
{
    public MyNode Parent;
    public IEnumerable<MyNode> Elements;
    int group = 1;
}

Combinando a resposta de Dave e Ivan Stoev no caso de você precisar do nível de aninhamento e da lista nivelada "na ordem" e não invertida como na resposta dada pela Konamiman.

 public static class HierarchicalEnumerableUtils
    {
        private static IEnumerable<Tuple<T, int>> ToLeveled<T>(this IEnumerable<T> source, int level)
        {
            if (source == null)
            {
                return null;
            }
            else
            {
                return source.Select(item => new Tuple<T, int>(item, level));
            }
        }

        public static IEnumerable<Tuple<T, int>> FlattenWithLevel<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector)
        {
            var stack = new Stack<IEnumerator<Tuple<T, int>>>();
            var leveledSource = source.ToLeveled(0);
            var e = leveledSource.GetEnumerator();
            try
            {
                while (true)
                {
                    while (e.MoveNext())
                    {
                        var item = e.Current;
                        yield return item;
                        var elements = elementSelector(item.Item1).ToLeveled(item.Item2 + 1);
                        if (elements == null) continue;
                        stack.Push(e);
                        e = elements.GetEnumerator();
                    }
                    if (stack.Count == 0) break;
                    e.Dispose();
                    e = stack.Pop();
                }
            }
            finally
            {
                e.Dispose();
                while (stack.Count != 0) stack.Pop().Dispose();
            }
        }
    }

Com base na resposta da Konamiman e no comentário de que a ordem é inesperada, aqui está uma versão com um parâmetro de classificação explícito:

public static IEnumerable<T> TraverseAndFlatten<T, V>(this IEnumerable<T> items, Func<T, IEnumerable<T>> nested, Func<T, V> orderBy)
{
    var stack = new Stack<T>();
    foreach (var item in items.OrderBy(orderBy))
        stack.Push(item);

    while (stack.Count > 0)
    {
        var current = stack.Pop();
        yield return current;

        var children = nested(current).OrderBy(orderBy);
        if (children == null) continue;

        foreach (var child in children)
            stack.Push(child);
    }
}

E um exemplo de uso:

var flattened = doc.TraverseAndFlatten(x => x.DependentDocuments, y => y.Document.DocDated).ToList();

Abaixo está o código de Ivan Stoev com o recurso adicional de informar o índice de cada objeto no caminho. Por exemplo, pesquise "Item_120":

Item_0--Item_00
        Item_01

Item_1--Item_10
        Item_11
        Item_12--Item_120

retornaria o item e um array int [1,2,0]. Obviamente, o nível de aninhamento também está disponível, conforme o comprimento da matriz.

public static IEnumerable<(T, int[])> Expand<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> getChildren) {
    var stack = new Stack<IEnumerator<T>>();
    var e = source.GetEnumerator();
    List<int> indexes = new List<int>() { -1 };
    try {
        while (true) {
            while (e.MoveNext()) {
                var item = e.Current;
                indexes[stack.Count]++;
                yield return (item, indexes.Take(stack.Count + 1).ToArray());
                var elements = getChildren(item);
                if (elements == null) continue;
                stack.Push(e);
                e = elements.GetEnumerator();
                if (indexes.Count == stack.Count)
                    indexes.Add(-1);
                }
            if (stack.Count == 0) break;
            e.Dispose();
            indexes[stack.Count] = -1;
            e = stack.Pop();
        }
    } finally {
        e.Dispose();
        while (stack.Count != 0) stack.Pop().Dispose();
    }
}

Aqui está uma implementação pronta para usar usando Queue e retornando a árvore Flatten para mim primeiro e depois para meus filhos.

public static IEnumerable<T> Flatten<T>(this IEnumerable<T> items, 
    Func<T,IEnumerable<T>> getChildren)
    {
        if (items == null)
            yield break;

        var queue = new Queue<T>();

        foreach (var item in items) {
            if (item == null)
                continue;

            queue.Enqueue(item);

            while (queue.Count > 0) {
                var current = queue.Dequeue();
                yield return current;

                if (current == null)
                    continue;

                var children = getChildren(current);
                if (children == null)
                    continue;

                foreach (var child in children)
                    queue.Enqueue(child);
            }
        }

    }

De vez em quando, tento resolver esse problema e conceber minha própria solução que ofereça suporte a estruturas arbitrariamente profundas (sem recursão), execute a travessia de largura primeiro e não abuse de muitas consultas LINQ ou execute preventivamente a recursão nos filhos. Depois de vasculhar o código - fonte .NET e tentar muitas soluções, finalmente descobri essa solução. Acabou ficando muito próximo da resposta de Ian Stoev (cuja resposta eu só vi agora), porém o meu não utiliza loops infinitos ou tem fluxo de código incomum.

public static IEnumerable<T> Traverse<T>(
    this IEnumerable<T> source,
    Func<T, IEnumerable<T>> fnRecurse)
{
    if (source != null)
    {
        Stack<IEnumerator<T>> enumerators = new Stack<IEnumerator<T>>();
        try
        {
            enumerators.Push(source.GetEnumerator());
            while (enumerators.Count > 0)
            {
                var top = enumerators.Peek();
                while (top.MoveNext())
                {
                    yield return top.Current;

                    var children = fnRecurse(top.Current);
                    if (children != null)
                    {
                        top = children.GetEnumerator();
                        enumerators.Push(top);
                    }
                }

                enumerators.Pop().Dispose();
            }
        }
        finally
        {
            while (enumerators.Count > 0)
                enumerators.Pop().Dispose();
        }
    }
}

Um exemplo prático pode ser encontrado aqui .